02 TD-SCDMA 无线网络关键技术

TD-SCDMA无线网络关键技术时分双工方式联合检测智能天线上行同步软件无线电接力切换功率控制….TD-SCDMA系统的关键技术TS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6动态信道分配2020/2/141网优维护中心[e-mail]培训目标•学完本课程后，您应该能：–了解联合检测技术的设计思想和优势–列出智能天线技术给网络带来的好处–知道TD-SCDMA采用上行同步技术的原因–了解软件无线电技术的设计思想和对网络运营的益处–了解基本的无线资源管理算法：信道配置，功率控制，接力切换等算法的原理和效果2020/2/142网优维护中心[e-mail]目录1.联合检测(JointDetection)2.智能天线(SmartAntenna)3.上行同步(UplinkSynchronization)4.软件无线电(SoftDefinedRadio)5.TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)2020/2/143网优维护中心[e-mail]多址干扰(MAI)多径干扰(ISI)扩频信号功率MAI有用信号acb+=移动通信系统中的干扰2020/2/144网优维护中心[e-mail]传统接收机解调技术•每个用户的信号“分别”进行扩频码匹配处理•只有在理想正交的情况下，才能完全消除多址干扰的影响能量频率MAIISI热噪声传统接收机解调能量频率MAIISI热噪声CDMA信号在空中传输2020/2/145网优维护中心[e-mail]联合检测的设计思想对多个用户的信号进行“联合”处理，充分利用用户信号的扩频码、幅度、定时、延迟等信息，一步解调出所有用户的信号能量频率MAIISI热噪声CDMA信号在空中传输使用联合检测能量热噪声2020/2/146网优维护中心[e-mail]联合检测的数学模型K个用户信道估计AK个用户联合检测用户1用户2用户K接收数据E用户数据X用户1：e=a11*x1+a21*x2其中e,a11,a21已知，求解x1联合求解：e=a11*x1+a21*x2e=a12*x1+a22*x2其中e,a11,a12,a21,a22已知求解x1,x2E=AX，确定性计算用户2：e=a12*x1+a22*x2其中e,a12,a22已知，求解x2联合检测的信道模型•d：用户要传输的数据c：用户使用的扩频码•h：信道冲激响应n：高斯白噪声•e：基站接收到的数据1c1h1bkckhkbKcKhKb1dkdKdne1ˆdkdˆKdˆDataestimation数据估计器联合检测的信道估计•只要接收端知道A(扩频码c和信道冲激响应h)，就可以估计出符号序列d–扩频码c已知，信道脉冲响应h可以利用突发结构中的训练序列Midamble求解nAdehMM*h=M*/M联合检测算法•线性检测算法–匹配滤波算法：MF–迫零块均衡算法：ZF-BLE–最小均方误差块均衡算法：MMSE-BLE•非线性检测算法–迫零反馈算法：ZF-DF–最小均方误差反馈算法：MMSE-DF2020/2/1410网优维护中心[e-mail]0510152010-210-1100Eb0/N0*Ka(dB)rawBERUpLink-81Q16Ka=1case33vector0v=120ch0-mfch0-zfch0-mmsech1-mfch1-zfch1-mmseCH0理想信道无噪声CH1噪声+多用户各算法性能比较2020/2/1411网优维护中心[e-mail]联合检测的效果•减少多址干扰和多径干扰，提高系统容量•提高小区覆盖，改善业务质量•降低UE的发射功率，提高待机及通话时间•克服CDMA特有的“远近效应”，降低对功率控制的要求2020/2/1412网优维护中心[e-mail]联合检测技术的后续发展•更快–加快计算速度，支持更多用户数，提高系统容量•更准–改进算法，支持对同频小区间用户得联合检测，进一步降低干扰–改进信道估计方法，尽量避免由于信道估计不准确影响干扰消除效果2020/2/1413网优维护中心[e-mail]目录1.联合检测(JointDetection)2.智能天线(SmartAntenna)3.上行同步(UplinkSynchronization)4.软件无线电(SoftDefinedRadio)5.TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)2020/2/1414网优维护中心[e-mail]智能天线的设计思想没有智能天线的情况下，小区间用户干扰严重使用智能天线的情况下，小区间用户干扰得到极大改善2020/2/1415网优维护中心[e-mail]智能天线系统的组成•天线阵列–圆阵或线阵•收发信机–一个阵元一套射频收发单元•智能天线算法PAPAPAS(t)w1w2w8合分路器件加权2020/2/1416网优维护中心[e-mail]智能天线算法基本原理上行：基站根据各个阵元接收信号的相位差估计UE的方向下行：根据UE的方向，调整各个阵元上的振幅和相位，形成指向该UE的指向波束a天线2...Δd天线12020/2/1417网优维护中心[e-mail]圆阵天线线阵天线智能天线的天线阵2020/2/1418网优维护中心[e-mail]智能天线应用演示：多个用户波束赋形2020/2/1419网优维护中心[e-mail]关闭第8根天线的发送通路2020/2/1420网优维护中心[e-mail]关闭第7-8根天线的发送通路2020/2/1421网优维护中心[e-mail]关闭第3-8根天线的发送通路2020/2/1422网优维护中心[e-mail]智能天线的效果•对用户起到空间隔离、消除干扰的作用–最大化对期望用户的能量–最小化对其他用户的干扰用户间干扰被有效抑制2020/2/1423网优维护中心[e-mail]智能天线的效果(续)•阵列天线和赋型算法可以提供15dB以上的额外增益，从而：–增加覆盖范围，减少站点数量（基站数目平均降低50%）–减少发射功率，延长移动台通话和待机时间–提高信号接收质量，增加系统容量2020/2/1424网优维护中心[e-mail]智能天线技术的后续发展•开发双极化智能天线，减小天线尺寸和重量•采用光纤射频拉远单元(RRU)，以光纤代替馈线，进一步降低天馈成本2020/2/1425网优维护中心[e-mail]目录1.联合检测(JointDetection)2.智能天线(SmartAntenna)3.上行同步(UplinkSynchronization)4.软件无线电(SoftDefinedRadio)5.TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)2020/2/1426网优维护中心[e-mail]时隙2A同一时隙不同用户到达基站时间点对齐BCD上行同步的基本概念2020/2/1427网优维护中心[e-mail]上行同步的目的•减小小区内用户间的上行多址干扰和多径干扰，增加小区容量和小区半径•使TD-SCDMA具有区别于cdma2000和WCDMA的专利，拥有自主知识产权SF=4Cch4,0=(1,1,1,1)Cch4,1=(1,1,-1,-1)Cch4,2=(1,-1,1,-1)Cch4,3=(1,-1,-1,1)1,1,-1,-11,-1,-1,1理想无时延1,1,-1,-11,-1,-1,1延时1chip1,1,-1,-11,-1,-1,12020/2/1428网优维护中心[e-mail]上行同步建立UENodeBUpPCH（UpPTS）FPACHPRACH（RACH）SCCPCH（FACH）终端选择SYNC-UL，以估算的时间和功率发送基站检测到SYNC-UL，并回送定时和功率调整调整定时和功率，发送随机接入请求发送随机接入响应后，进行后续的信令接续2020/2/1429网优维护中心[e-mail]上行同步保持SSBitsSS命令含义00'Down'减小k/8chip个同步偏移11'Up'增加k/8chip个同步偏移01‘Donothing’保持不变业务数据GP16业务数据SSMidamble144chips2020/2/1430网优维护中心[e-mail]目录1.联合检测(JointDetection)2.智能天线(SmartAntenna)3.上行同步(UplinkSynchronization)4.软件无线电(SoftDefinedRadio)5.TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)2020/2/1431网优维护中心[e-mail]软件无线电（SDR）的设计思想•尽可能以软件（算法）实现射频硬件部分的功能–构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台–各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成–使A/D和D/A转换器的工作频率尽可能靠近射频工作频段–新一代无线通信系统具有高度灵活性、开放性2020/2/1432网优维护中心[e-mail]软件无线电（SDR）实现的难点•高速数字信号采样技术–根据“奈奎斯特第一定律”，要想无失真地传递某一频率的信号，需要以不低于该信号最高频率2倍的采样速率进行采样！–目前能够实现中频采样（100MHz左右），射频前端采用模拟技术实现–随着技术的发展，采样点逐渐向射频前端推进，最终达到射频部分完全数字化的目标•宽带天线2020/2/1433网优维护中心[e-mail]采用SDR技术的基站设备MTRUMTRUMTRU基带处理单元FANPWRPWRMBBPMBBPMBBPMBBPUTRPGMPTTMPTTD-SCDMA维护单元传输子系统多模、多制式基带信号处理单元GSM维护单元MTRUMTRUMTRU多模、多载波射频单元900M频段多模、多载波射频单元2.1G频段2020/2/1434网优维护中心[e-mail]基站设备的后续演进FANPWRPWRMBBPMBBPMBBPMBBPUTRPGMPTTMPT多模、宽带射频单元MTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUFANPWRPWRMBBPMBBPMBBPMBBPUTRPGMPTTMPTMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUFANPWRPWRMBBPMBBPUTRPGMPTTMPT2020/2/1435网优维护中心[e-mail]采用软件无线电后的效果•多种通信制式的设备共享硬件平台，节省机房，降低投资•技术演进时只需要进行软件升级，新技术、新制式网络建设速度大大加快2020/2/1436网优维护中心[e-mail]目录1.联合检测(JointDetection)2.智能天线(SmartAntenna)3.上行同步(UplinkSynchronization)4.软件无线电(SoftDefinedRadio)5.TD